Fotoiniciadores de absorvedores de UV de benzofenona e benzotriazol
Resposta rápida: Para o trabalho prático de formulação, a triagem do fotoiniciador começa com a fonte de luz e a formação do filme, verificando-se em seguida o amarelamento, a adesão e a cura completa em condições reais de produção.
Vários tipos de estabilizadores de luz têm diferentes mecanismos de estabilização de luz. O mecanismo de proteção dos absorvedores de UV baseia-se na absorção da radiação UV nociva e na liberação de energia na forma de calor sem causar fotossensibilização. O uva deve ter alta fotoestabilidade, além de sua própria capacidade suficiente de absorção de UV. Caso contrário, ele será rapidamente consumido na reação secundária não estável.
Conforme mostrado à esquerda, o defeito óbvio do absorvedor de UV é a exigência de que a amostra estabilizada tenha uma certa espessura para que o absorvedor de UV obtenha uma absorção suficientemente alta para fins de fotoestabilização. Portanto, os absorvedores de UV, como os usados sozinhos em amostras de camada fina, são difíceis de obter o efeito desejado de estabilização da luz e, muitas vezes, são usados em combinação com outros tipos de estabilizadores de luz. Discutiremos aqui os tipos comuns de absorvedores de UV e suas características.
Primeiro, os absorvedores de UV do tipo 2-hidroxibenzofenona.
Como mostrado à esquerda, os derivados de 2-hidroxibenzofenona são uma classe de absorvedores de UV amplamente usados em plásticos tradicionais, revestimentos e outros campos de estabilização de luz de polímeros com aplicações mais maduras. Essa classe de UVA é geralmente derivada da 2,4dihidroxibenzofenona. Às vezes, o composto original também inclui 2,2′,4-tri-hidroxibenzofenona ou 2,2′,4,4′-tetra-hidroxibenzofenona, derivados incompletamente eterificados. Independentemente da estrutura do derivado, o grupo hidroxila adjacente ao grupo carbonila precisa ser mantido para garantir a eficácia da fotoestabilização. A 2-hidroxibenzofenona em si tem um comprimento de onda de absorção máxima localizado em 260 nm e não tem cor. Entretanto, quanto maior o grau de substituição de alcoxi da 2-hidroxibenzofenona, maior será o comprimento de onda de absorção, e ela própria se comportará de forma amarela. O mecanismo de fotoestabilização da 2-hidroxibenzofenona UA depende principalmente da ligação de hidrogênio entre o grupo 2-hidroxi e o átomo de oxigênio da carbonila. O processo de ação é mostrado na figura abaixo.
Quando a molécula absorve a luz UV e atinge o estado excitado, o átomo de oxigênio da carbonila torna-se mais básico e assume o próton da hidroxila com o qual estava ligado ao hidrogênio, formando uma estrutura de enol-quinona. A estrutura é instável e a energia é liberada na forma de calor, e a estrutura de enol-quinona se reorganiza de volta à sua estrutura original, completando um ciclo de ação protetora. Por meio desse ciclo sem danos, os danos causados pelos raios UV são dissolvidos e as moléculas de UVA podem ser recicladas novamente.
É provável que a 2-hidroxibenzofenona UVA cause bloqueio na polimerização radical fotoiniciada devido ao grupo hidroxila fenólico na estrutura, o que afeta a cura do projeto do revestimento. Além disso, a estrutura da 2-hidroxibenzofenona UVA não é adequadamente selecionada ou não é razoável, podendo ela mesma desempenhar o papel de fotossensibilizador, não só não pode resolver os riscos de UV, mas também pode agravar o comportamento de fotoenvelhecimento do sistema de polímero, portanto, esse tipo de UVA no sistema de revestimento de cura por luz deve ser aplicado com cautela.
Segundo, absorvedores de UV de benzotriazol.
O absorvedor de UV da classe do benzotriazol (BTZ) é um tipo comum de estabilizador de luz no mercado, com uma alta participação de mercado e uma ampla gama de aplicações. O composto principal é o 2-hidroxifenilbenzotriazol, e a estrutura comum é mostrada na figura à esquerda.
A substituição de cloro na posição 5 no anel de benzeno do 2-hidroxifenilbenzotriazol, bem como a substituição de alquil nas posições 3′ e 5′, deslocará para o vermelho o pico de absorção no comprimento de onda máximo do espectro de absorção. A estrutura eletrônica do 2-hidroxifenilbenzotriazol basal é mais complexa e pode ser vista como o resultado da mistura de várias estruturas de ressonância, como segue.
Como mostrado acima, após a absorção de fótons pela molécula de 2-hidroxifenilbenzotriazol, o centro de alta densidade de nuvem de elétrons é transferido do átomo de oxigênio fenólico para o átomo de nitrogênio, e a basicidade do centro do átomo de nitrogênio é aumentada para retirar o próton do grupo hidroxila fenólico. A fotoisomerização ocorre aproximadamente como mostrado à esquerda, e o princípio de ação é muito semelhante ao da 2-hidroxibenzofenona.
Como os formuladores geralmente avaliam este tópico de fotoiniciador
Ao avaliar fotoiniciadores, os compradores técnicos ou formuladores geralmente consideram a qualidade da cura e a adequação à aplicação: qual embalagem cura de forma confiável, mantém uma aparência aceitável e ainda funciona sob as condições da lâmpada, espessura do filme e substrato do processo real.
- Primeiro, compare a embalagem com a lâmpada: Lâmpadas de mercúrio, LEDs UV e sistemas de luz visível podem classificar os mesmos fotoiniciadores de maneiras muito diferentes.
- Verifique a cura em profundidade e a cura superficial separadamente: Uma película que parece seca na superfície ainda pode estar frágil por baixo.
- Equilibre o amarelamento com a reatividade: O método de cura profunda mais eficaz nem sempre é a melhor opção comercial se o risco de migração ou alteração da cor se tornar inaceitável.
- Utilize a fórmula final como referência: A quantidade de pigmento, o pacote de monômeros e a espessura do filme podem alterar a classificação aparente do mesmo iniciador.
Referências de produtos recomendadas
- CHLUMINIT 819: Útil quando uma fórmula necessita de maior absorção e suporte à cura mais profunda.
- CHLUMINIT 1173: Um ponto de comparação prático para a iniciação clássica por UV de ondas curtas.
- CHLUMINIT ITX: Uma via de suporte de ondas longas útil em muitos pacotes de tinta de impressão.
- CHLUMINIT CQ: Uma referência direta para discussões sobre cura sensível à luz visível e à cor.
FAQ para compradores e formuladores
Por que os pacotes de fotoiniciadores misturados são tão comuns?
Como um produto pode controlar o amarelamento ou o encaixe da lâmpada, enquanto outro melhora a profundidade de cura ou o desempenho da velocidade da linha, o pacote completo costuma ser mais eficaz do que qualquer produto individual.
A cura incompleta deve sempre ser resolvida adicionando mais iniciador?
Não automaticamente. A verdadeira limitação pode estar na lâmpada, na espessura do filme, na tonalidade do pigmento ou no restante do sistema reativo, e não simplesmente em uma subdosagem.
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